[发明专利]超小型发光二极管电极组件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及超小型发光二极管(LED，Light-emitting diode)电极组件及其制造方法，更详细地，涉及使光提取效率极大化并以没有电路短路等不良的方式使纳米单位的超小型发光二极管元件与超小型电极相连接的超小型发光二极管电极组件及其制造方法。

背景技术

随着1992年日本日亚化学工业的中村等人适用低温的氮化镓(GaN)化合物缓冲层来成功融合出优质的单晶体氮化镓氮化物半导体，导致发光二极管的开发变得活跃。发光二极管作为利用化合物半导体的特性来使多个载体为电子的n型半导体结晶和多个载体为空穴的p型半导体结晶相互接合的半导体，是将电信号变换为具有所需区域的波段的光来显现的半导体元件。

由于这种发光二极管半导体的光变换效率高，因此能量消耗非常少，而且上述发光二极管半导体还具有半永久性寿命并且环保，从而作为绿色材料来被誉为光的革命。近来，随着化合物半导体技术的发展，开发出高亮度红色、橙色、绿色、蓝色及白色发光二极管，上述发光二极管应用于信号灯、手机、汽车前照灯、室外电子屏幕、液晶显示器背光模组(LCD BLU，Liquid Crystal Display back light unit)，还应用于室内外照明等多个领域，而且在国内外持续进行对上述发光二极管的研究。尤其，具有较宽带隙的氮化镓类化合物半导体为用于制造放射绿色、蓝色还有紫外线区域的光的发光二极管半导体的物质，可利用蓝色发光二极管元件制造白色发光二极管元件，从而正在对此进行很多研究。

并且，由于发光二极管半导体用于多种领域，对发光二极管半导体的研究也日益增加，使得高功率的发光二极管半导体成为一种需求，提高发光二极管半导体的效率也变得极为重要。但是，制造高效率高功率的蓝色发光二极管元件存在诸多困难。在提高上述蓝色发光二极管元件的效率方面，难点缘于制造过程中的困难和所制造的蓝色发光二极管的氮化镓类半导体和大气之间的高折射率。首先，制造过程中的困难在于很难准备具有与氮化镓类半导体相同的晶格常数的基板。当氮化镓外延层晶格常数和基板的晶格常数大为不同的情况下，形成于基板上的氮化镓外延层会产生很多缺陷，从而发生导致发光二极管半导体的效率和性能下降的问题。

接着，由于所制造的蓝色发光二极管的氮化镓类半导体和大气之间的高折射率，导致从发光二极管的活性层区域放射的光无法向外部射出，而是在发光二极管的内部全反射。全反射的光在发光二极管的内部再次被吸收，从而存在最终导致发光二极管的效率下降的问题。将这种效率称为发光二极管元件的光提取效率，而为了解决上述问题，正进行很多研究。

另一方面，为了将发光二极管元件用于照明、显示器等，需要可向上述发光二极管元件和上述元件施加电源的电极，并且，就使用目的、减少电极所占的空间或制造方法，对发光二极管元件和互不相同的两个电极的配置进行了多种研究。

对发光二极管元件和电极的配置的研究可分为使发光二极管元件在电极生长和在使发光二极管元件独立生长后配置于电极。

首先，对使发光二极管元件在电极生长的研究具有自下而上(bottom-up)方式，即，通过在基板上放置薄膜型下部电极，并在下部电极上依次层叠n型半导体层、活性层、p型半导体层、上部电极后进行蚀刻的方法，或者通过在层叠上部电极之前蚀刻已层叠的各个层后层叠上部电极的方法等来在一系列的制造过程中同时生成及配置发光二极管元件和电极。

接着，在使发光二极管元件独立生长后配置于电极的方法为在通过单独的工序来使发光二极管元件独立生长制造之后，将各个发光二极管元件一一配置于图案化的电极的方法。

上述前一方法存在如下问题，即，从结晶学角度出发，很难实现高结晶性/高效率的薄膜及使发光二极管元件生长，而后一方法存在由于光提取效率降低，因而有可能导致发光效率下降的问题。

并且，在后一方法中，存在如下问题，即，若发光二极管元件为普通的发光二极管元件，则可通过使三维的发光二极管元件直立来使发光二极管元件与电极相连接，但若发光二极管元件为纳米单位的超小型元件，则很难使上述超小型元件直立于电极。在由本申请的发明人申请的韩国特许申请第2011-0040174号中，为了使纳米单位的超小型发光二极管元件以三维的方式直立于电极来使上述超小型发光二极管元件与电极相连接，还在超小型发光二极管元件设置有使超小型发光二极管元件容易与电极相结合的结合连接器，但当将上述结合连接器实际体现于超小型电极时，存在很难使超小型发光二极管元件以三维的方式直立于电极来使上述超小型发光二极管和电极相结合的问题。